Justification of the impeller speed choice for optimization of the continuous mixing mode in a facility for preparation of liquid feed mixtures

Abstract

BACKGROUND: In the coming years, most of the main livestock production will be produced on farms under their collective lease, as well as on individual farms, which will ensure intensive development of the industry.

AIMS: The paper is devoted to the study of the liquid feed mixtures preparation under different impeller speeds, under different temperatures of the liquid and with further parameters optimization.

MATERIALS AND METHODS: The experimental facility for the liquid feed mixtures preparation is a multifunctional technical equipment, capable of performing following 3 functions: dosing of material (the whole milk replacer), liquid supply (the pumping function) and mixture preparation (the mixer function).

RESULTS: The study of facilities, based on blade pumps, revealed that the rotational speed n in the range of 1750 to 3000 min^-1 is not always effective. Then, the indicators of performance or mixture supply are bigger for these values. Thus, the experiment is carried out based on the synchronism of the rotational speeds of the electric motor and the impeller: n = 750, 1000, 1250, 1500 and 1750 min^-1. The application of an asynchronous electric motor implies taking account of slip s being 2–3%.

CONCLUSIONS: The study of the mixing facility at the continuous mixing mode shows that it is not necessary to take the mixing time into account with given design parameters, as the mixture processing occurs instantly, for a very short time intervals T_c = 0.02–0.006 s. Experimental studies show that the impeller speed under different temperatures of the liquid affects the degree of the mixture homogeneity, while the number of fixed blades is also considered. Thus, in the continuous mixing mode, the degree of homogeneity Ѳ is 85.2% for a speed n = 950–1490 min^-1, while the water temperature t is 20–24 °C.

Keywords

facility / mixture / temperature / impeller speed / degree of homogeneity / factor / liquid feed mixtures / mixing / time

References

[1] Mokhnatkin VG, Shulyatiev VN, Filinkov AS, et al. The program and test procedure for the device for introducing and mixing powdered components with a liquid. Improving the performance of agricultural energy. Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference “Science – Technology – Resource Saving”, dedicated to the 60th anniversary of the Faculty of Engineering: Collection of scientific papers. Kirov: Vyatskaya State Agricultural Academy; 2012. Iss. 13. P:96–100. (in Russ).

[2] Мохнаткин В.Г., Шулятьев В.Н., Филинков А.С. и др. Программа и методика испытаний устройства ввода и смешивания порошкообразных компонентов с жидкостью // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики. Материалы V Международной научно-практической конференции «Наука – Технология – Ресурсосбережение», посвящённой 60-летию инженерного факультета: Сборник научных трудов. Киров: Вятская ГСХА, 2012. Вып. 13. С. 96–100.

[3] Mokhnatkin VG, Shulyatiev VN, Filinkov AS. Review of devices and installations for the preparation of whole milk substitutes and analysis of their effectiveness. Improvement of operational indicators of agricultural energy. Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference “Science - Technology - Resource Saving”, dedicated to the 60th anniversary of the Faculty of Engineering: Collection of scientific papers. Kirov: Vyatskaya State Agricultural Academy; 2012. Iss. 13 P:101–105. (in Russ).

[4] Мохнаткин В.Г., Шулятьев В.Н., Филинков А.С. и др. Обзор устройств и установок для приготовления заменителей цельного молока и анализ их эффективности // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики. Материалы V Международной научно-практической конференции «Наука – Технология – Ресурсосбережение», посвящённой 60-летию инженерного факультета: Сборник научных трудов. Киров: Вятская ГСХА, 2012. Вып. 13. С. 101–105.

[5] Patent RUS № 104022 / 10.05.2011; Byul. № 13. Mokhnatkin VG, Shulyatyev VN, Filinkov AS et al. Ustroystvo dlya prigotovleniya smesey. Available from: https://i.moscow/patents/RU2544953C1_20150320 (in Russ).

[6] Патент РФ на полезную модель № 104022 / 10.05.2011; Бюл. № 13. Мохнаткин В.Г., Шулятьев В.Н., Филинков А.С. и др. Устройство для приготовления смесей. Режим доступа: https://i.moscow/patents/RU2544953C1_20150320 Дата обращения: 16.05.2022.

[7] GOST 6134-2007. Nasosy dinamicheskie. Metody ispytaniy. M.: Izdatelstvo standar-tov, 2008. Available from: https://files.stroyinf.ru/Data/441/44138.pdf (in Russ).

[8] ГОСТ 6134-2007. Насосы динамические. Методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2008. 89 с. Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data/441/44138.pdf Дата обращения: 16.05.2022.

[9] Mokhnatkin VG, Filinkov AS, Solonshchikov PN. Multi-purpose pumps for intensive mixing. Selskiy mekhanizator. 2013;8:25. (in Russ).

[10] Мохнаткин В.Г., Филинков А.С., Солонщиков П.Н. Многоцелевые насосы для интенсификации смешивания // Сельский механизатор. 2013. № 8. С. 25.

[11] Filinkov AS, Solonshchikov PN, Oblasov AN, et al. Device for mixing components with liquid for preparing culture media. Vestnik Saratovskogo gosagrouniversiteta im. N.I. Vavilova. 2013;10:57–59. (in Russ).

[12] Филинков А.С., Солонщиков П.Н., Обласов А.Н. и др. Устройство для смешивания компонентов с жидкостью для приготовления питательных сред // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2013. № 10. С. 57–59.

[13] Bulatov SYu, Semenov SV. Analysis of the designs of technical means for the preparation of grain molasses. Current trends in the development of engineering and technology in Russia and abroad – realities, opportunities, prospects: Materials and reports, Knyaginino, March 25, 2021. Knyaginino: Nizhny Novgorod State Institute of Engineering and Economics, 2021. P:26–30. (in Russ).

[14] Булатов С.Ю., Семенов С.В. Анализ конструкций технических средств приготовления зерновой патоки // Актуальные направления развития техники и технологий в России и за рубежом – реалии, возможности, перспективы: Материалы и доклады, Княгинино, 25 марта 2021 года. Княгинино: Нижегородский государственный инженерно-экономический институт, 2021. С. 26–30.

[15] Bulatov SYu, Semenov SV. Cause-and-effect diagram with positive and negative feedbacks of the grain molasses production process. Problems of modern science and society: preservation and development of the legacy of the Great Victory, Knyaginino, May 08–13, 2021. Knyaginino: Nizhny Novgorod State Institute of Engineering and Economics, 2021. P:105–112. (in Russ).

[16] Булатов С.Ю., Семенов С.В. Причинно-следственная диаграмма с положительными и отрицательными обратными связями процесса производства зерновой патоки // Проблемы современной науки и общества: сохранение и развитие наследия Великой Победы, Княгинино, 08–13 мая 2021г. Княгинино: Нижегородский государственный инженерно-экономический институт, 2021. С. 105–112.

[17] Patent RUS № 146974/ 20.10.2014 Mokhnatkin VG, Shulyatyev VN, Filinkov AS, et al. Ustanovka dlya prigotovleniya smesey. Available from: https://i.moscow/patents/RU146974U1_20141020 (in Russ).

[18] Патент РФ № 146974/ 20.10.2014 Мохнаткин В.Г., Шулятьев В.Н., Филинков А.С., Солонщиков П.Н. и др. Установка для приготовления смесей. Режим доступа: https://i.moscow/patents/RU146974U1_20141020 Дата обращения: 16.05.2022.

[19] Solonshchikov P, Savinykh P, Ivanovs S. Determination and optimization of feeding device parameters in the plant for preparing liquid feed mixtures. RURAL sustainability research. 2021;45(340):13–20. doi: 10.2478/plua-2021-0003

[20] Solonshchikov P., Savinykh P., Ivanovs S. Determination and optimization of feeding device parameters in the plant for preparing liquid feed mixtures // RURAL sustainability research. Vol. 45, N. 340. P. 13–20. doi: 10.2478/plua-2021-0003

[21] Solonshchikov P, Barwicki J, Savinyh P, et al. Optimalization of design parameters of experimental installation concerning preparation of liquid feed mixtures. Processes. 2021;9(12):2104. doi: 10.3390/pr9122104

[22] Solonshchikov P., Barwicki J., Savinyh P., et al. Optimalization of design parameters of experimental installation concerning preparation of liquid feed mixtures // Processes. 2021. Vol. 9, N. 12. P. 2104. doi: 10.3390/pr9122104

[23] Gorbunov RM. Povyshenie effektivnosti funktsionirovaniya tsentrobezhnogo molochnogo nasosa putem sovershenstvovaniya rabochikh organov i optimizatsii parametrov. [dissertation] Kirov, 2007. (in Russ).

[24] Горбунов Р.М. Повышение эффективности функционирования центробежного молочного насоса путем совершенствования рабочих органов и оптимизации параметров. дис. … канд. тех. наук. Киров, 2007.

[25] Bulatov SYu. Razrabotka i sovershenstvovanie tekhnologicheskikh liniy i tekhnicheskikh sredstv prigotovleniya kormov v usloviyakh malykh form khozyaystvovaniya. [dissertation] Knyaginino, 2018. (in Russ).

[26] Булатов С.Ю. Разработка и совершенствование технологических линий и технических средств приготовления кормов в условиях малых форм хозяйствования. дис. … док. тех. наук. Княгинино, 2018.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector